一种电弧增材制造设备及控制方法技术

本发明专利技术公开一种电弧增材制造设备及控制方法，涉及增材制造技术领域，以解决增材枪体与零件的距离不稳定导致增材制造过程精度较低的问题。该增材制造设备包括：增材枪体、焊接电源、z轴导向组件以及与焊接电源和z轴导向组件电连接的控制器，该控制器用于在增材制造设备的增材制造过程中根据该焊接电源的弧压确定增材枪体与零件的距离出现异常的情况下，控制z轴导向组件调整增材枪体与零件的距离，以及增材制造过程的增材制造参数。能够在增材打印过程中对增材枪体与待打印零件之间的距离进行监测和调节，避免距离异常造成的设备故障和打印缺陷，提高增材制造设备的打印效率和打印精度。本发明专利技术提供的电弧增材制造设备用于逐层打印堆积形成零件。

【技术实现步骤摘要】
一种电弧增材制造设备及控制方法
本专利技术涉及增材制造领域，尤其涉及一种电弧增材制造设备及控制方法。
技术介绍
增材制造过程(或称3D打印过程)是基于离散-堆积的原理，按照预先设定好的厚度将零件模型切片分层，再由增材制造设备(或称增材制造设备)进行逐层打印堆积形成零件的过程。通常，在打印一个零件时每个切片分层的厚度都是一致且固定，而等离子弧增材制造技术也是采用同样的方式进行切片分层。在等离子弧增材制造过程中，由于增材制造设备基板受热不均匀所产生的形变，以及，等离子弧成型过程的复杂性和不确定性等问题，会出现打印出的切片分层的厚度与预先设定好的厚度不一致的情况。随着层厚误差的累计，一方面，若零件实际高度偏高，增材枪体与零件发生碰撞，进而造成设备故障；另一方面，若零件实际高度偏低，增材枪体与零件距离多大，会产生打印缺陷。上述两种情况均会造成打印成形的零件尺寸不能达到实际零件尺寸的精度要求，或者直接导致整个增材制造过程中止的问题。相关技术中，通常需要在增材制造过程中不断地重复暂停打印进行距离调整并通过修改打印程序重新设定送丝速度和焊接速度等工作，造成等离子弧增材制造过程失去了3D打印的精确性高效性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电弧增材制造设备，用于在增材制造过程中进行逐层打印堆积形成零件。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电弧增材制造设备，包括：增材枪体、焊接电源、z轴导向组件以及与所述焊接电源和所述z轴导向组件电连接的控制器，所述焊接电源与所述增材枪体电连接，所述增材枪体设于所述z轴组件上，所述z轴导向组件用于带动所述增材枪体在垂直于零件所处平面的方向上移动；其中，所述控制器，用于在所述电弧增材制造设备的增材制造过程中，根据所述焊接电源的弧压确定所述增材枪体与零件的距离出现异常的情况下，控制所述z轴导向组件调整所述增材枪体与零件的距离；以及，控制所述增材制造过程的增材制造参数。与现有技术相比，本专利技术提供的电弧增材制造设备，能够对增材枪体与待打印零件之间的距离进行监测，并在该距离出现异常时进行调节，避免距离异常造成的设备故障和打印缺陷，提高增材制造设备的打印效率和打印精度。本专利技术还提供一种电弧增材制造设备控制方法，应用于具有增材枪体、焊接电源和z轴导向组件的电弧增材制造设备，所述方法包括：在所述电弧增材制造设备的增材制造过程中，根据所述焊接电源的弧压确定所述增材枪体与零件的距离出现异常的情况下，控制所述z轴导向组件调整所述增材枪体与零件的距离；控制所述增材制造过程的增材制造参数。与现有技术相比，本专利技术提供的电弧增材制造设备控制方法的有益效果与上述技术方案所述电弧增材制造设备的有益效果相同，此处不做赘述。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的一种电弧增材制造设备的平面结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种电弧增材制造设备的平面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种电弧增材制造设备的立体结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种电弧增材制造设备控制方法的流程图。具体实施方式为了便于清楚描述本专利技术实施例的技术方案，在本专利技术的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。需要说明的是，本专利技术中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本专利技术中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。本专利技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。图1是根据一示例性实施例示出的一种电弧增材制造设备的平面结构示意图，参见图1，该电弧增材制造设备100包括：增材枪体110、焊接电源120、z轴导向组件130以及与该焊接电源120和该z轴导向组件130电连接的控制器140，该焊接电源120与该增材枪体110电连接，该增材枪体100设于该z轴导向组件130上，该z轴导向组件130用于带动该增材枪体110在垂直于零件所处平面的方向上移动。示例地，该电弧增材制造设备100为等离子弧增材制造设备，该电弧增材制造设备100还包括：x轴导向组件、y轴导向组件、焊枪(或称焊接机构)、机械运动控制柜和用于放置零件的零件工作台(即零件所处平面)。在本实施例中，坐标轴x轴和y轴构成的平面平行于上述零件工作台，坐标轴z轴用于表征垂直于该零件工作台的方向。该电弧增材制造设备100的x轴导向组件、y轴导向组件和z轴导向组件共同配合，实现该增材枪体110在三维空间中的移动。该零件工作台位于该增材枪体110的下方，该焊枪和该增材枪体均位于该零件工作台上方。在增材制造过程中，上述的机械运动控制柜用于控制该增材枪体110以预设的高度(即增材枪体与零件之间的距离)和预设的送丝速度逐层送丝，并且控制该焊枪以预设的焊接速度对增材枪体110输出的材料进行逐层焊接，进而形成零件。在本公开实施例中，将该送丝速度和该焊接速度合称为增材制造参数。示例地，该焊枪的焊接电压由该焊接电源120提供，该焊接电压包括：阴极压降和阳极电压，该焊接电压结合等离子弧长形成等离子弧电压(或称弧压)，其中，等离子弧长度由增材枪体110和待打印的零件的距离(或称高度)决定，等离子弧电压与等离子弧长度的关系可以如下列公式(1)所示：U1＝U2+U3+E×L(1)，其中，U1表示等离子弧电压，U2表示阴极压降，U3表示阳极压降，L表示等离子弧长度，E为单位长度上的弧柱压降(或称弧柱电位梯度)。在焊接电流、电极材料和保护气氛等条件相同的情况下，上述的U2、U3和E均为定值，因此，等离子弧电压U1与等离子弧长度L之间具备线性关系。通过对等离子弧电压U1的监测和控制，可间接地实现对等离子弧长度L，亦即增材枪体110距离待打印零件的距离，的监测和控制。可选的，该控制器140，用于在该电弧增材制造设备100的增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电弧增材制造设备，其特征在于，包括：增材枪体、焊接电源、z轴导向组件以及与所述焊接电源和所述z轴导向组件电连接的控制器，所述焊接电源与所述增材枪体电连接，所述增材枪体设于所述z轴组件上，所述z轴导向组件用于带动所述增材枪体在垂直于零件所处平面的方向上移动；/n其中，所述控制器，用于在所述电弧增材制造设备的增材制造过程中，根据所述焊接电源的弧压确定所述增材枪体与零件的距离出现异常的情况下，控制所述z轴导向组件调整所述增材枪体与零件的距离；以及，控制所述增材制造过程的增材制造参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种电弧增材制造设备，其特征在于，包括：增材枪体、焊接电源、z轴导向组件以及与所述焊接电源和所述z轴导向组件电连接的控制器，所述焊接电源与所述增材枪体电连接，所述增材枪体设于所述z轴组件上，所述z轴导向组件用于带动所述增材枪体在垂直于零件所处平面的方向上移动；
其中，所述控制器，用于在所述电弧增材制造设备的增材制造过程中，根据所述焊接电源的弧压确定所述增材枪体与零件的距离出现异常的情况下，控制所述z轴导向组件调整所述增材枪体与零件的距离；以及，控制所述增材制造过程的增材制造参数。


2.根据权利要求1所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述控制器用于在所述焊接电源的弧压不等于预设的弧压阈值的情况下，确定所述增材枪体与零件的距离出现异常；
在确定所述增材枪体与零件的距离出现异常的情况下，将所述增材枪体与零件的距离调节至预设距离。


3.根据权利要求1所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述电弧增材制造设备还包括：与所述控制器电连接的距离传感器，用于采集所述增材枪体与零件的距离；
所述控制器还用于在通过所述z轴导向组件调整所述增材枪体与零件的距离后，根据所述增材枪体与零件的距离变化量确定所述增材制造参数。


4.根据权利要求3所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述控制器用于根据距离变化量与增材制造参数的对应关系，确定所述增材制造参数。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述电弧增材制造设备还包括与所述控制器电连接的弧压传感器，用于采集所述焊接电源的弧压。


6.根据权利要求1-4中任一项所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述电弧增材制造设备还包括：与所述控制器电连接的机械运动控制柜，所述增材制造参数包括：所述增材枪体的送丝速度和焊接机构的焊接速度。


7.根据权利要求1-3中任一项所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述z轴导向组件包括：
用于对所述增材枪体进行导向的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛柏喻，熊嘉锋，侯思平，
申请(专利权)人：西安鑫精合智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61